Ученые нашли способ «извлекать» электричество из воздуха

Совершив революционный прорыв, ученые нашли способ извлекать электричество из воздуха.

Инженеры открыли новый метод получения энергии, который мог бы впечатлить таких, как Никола Тесла. Демонстрация того, что практически любое вещество можно превратить в устройство, непрерывно собирающее электричество из влажного воздуха.

Новаторский успех инженеров

В Массачусетском университете в Амхерсте новаторская группа инженеров продемонстрировала метод превращения практически любого материала в устройство для сбора электроэнергии. В этом методе используются нанопоры диаметром менее 100 нанометров, распределенные по всему материалу, для улавливания электричества из влаги воздуха.

Возбуждение и высокие ожидания от нового источника чистой энергии

«Мы открываем широкие возможности для производства чистой электроэнергии из воздуха», — говорит ведущий автор Сяоменг Лю, аспирант кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Массачусетса в Амхерсте. Новаторское исследование было недавно опубликовано в журнал Advanced Materials.

Извлечение электричества из воздуха: созданное человеком облако

Воздух содержит огромное количество электричества, говорит Джун Яо, доцент Университета Массачусетса в Амхерсте. «Представьте себе облако, полное капель воды, каждая из которых несет заряд, который при определенных условиях производит разряд молнии», — объясняет Яо. Однако улавливание электричества от молнии остается ненадежным. Решение команды состоит в том, чтобы создать небольшое искусственно созданное облако, которое производит предсказуемую непрерывную электроэнергию для легкого сбора урожая.

Сложности «Общего эффекта генерации воздуха»

Ядро этого искусственного облака основано на явлении, которое Яо и его коллеги назвали «общим эффектом генерации воздуха». Ранее они продемонстрировали, что электричество можно постоянно получать из воздуха с помощью белковых нанопроволок, полученных из бактерии Geobacter Sulfurereducens. «Мы обнаружили, что эффект Air-gen не ограничивается одним видом материала, — говорит Яо, добавляя, — почти любой материал может собирать электричество из воздуха, если он обладает одним конкретным свойством».

Ключ к производству электроэнергии в воздухе: нанопоры

Ключевым свойством, уточняет Яо, является наличие нанопор размером менее 100 нанометров (нм). Эти крошечные поры соответствуют «среднему свободному пробегу» — среднему расстоянию, которое проходит молекула воды перед столкновением с другой молекулой в воздухе.

Проектирование сборщика электроэнергии

Воспользовавшись этим параметром, команда Яо разработала сборщик электроэнергии — тонкий слой, заполненный нанопорами размером менее 100 нм. Эти нанопоры облегчают движение молекул воды по слою, создавая дисбаланс заряда, подобный облаку, и эффективно формируя батарею, работающую от влажности воздуха.

Раскрытие простой, но революционной идеи

«Концепция проста, — говорит Яо, — но она новаторская и открывает бесчисленные возможности». Комбайн может быть изготовлен из различных материалов, что обеспечивает экономичность и экологичность применения. Этот непрерывный источник энергии работает круглосуточно, независимо от погодных условий, преодолевая некоторые из основных ограничений ветряных или солнечных технологий.

Масштабирование для обеспечения высокой выходной мощности

Учитывая, что влажность воздуха рассеивается в трехмерном пространстве, а толщина устройства Air-gen составляет долю толщины человеческого волоса, несколько устройств можно устанавливать друг на друга, повышая выходную мощность без увеличения занимаемой площади. Это масштабирование может генерировать мощность на уровне киловатт, подходящую для общего использования электроэнергией.

Чистое электричество: реальность будущего

«Представьте себе мир будущего, в котором вездесуще чистое электричество», — говорит Яо, взволнованный широким применением эффекта Air-gen. Это исследование финансировалось Национальным научным фондом, Sony Group, Link Foundation и Институтом прикладных наук о жизни (IALS) Университета Массачусетса в Амхерсте, используя опыт 29 факультетов кампуса для преобразования фундаментальных исследований в практические инновации.